## Perbaikan  Kualitas  Energi  Biomassa Kayu Jati Menggunakan  Torefaksi Microwave Untuk  Produksi  Bioarang
Lukas Kano  Mangalla 1* , Raden  Rinova  Sisworo 2 , Luther  Pagiling 3
1,2 Departemen Tek nik  Mesin Fak ultas Tek nik , Universitas Halu Oleo,
3 Departemen Tek nik  Elek tro Fak ultas Tek nik , Universitas Halu Oleo, Jl. HEA  Mok odompit Anduonohu Kendari, Indonesia 93232

## Abstrak
Penelitian ini difok usk an untuk  perbaik an k ualitas biomassa limbah k ayu jati melalui proses torefak si microwave dan mengamati parameter penting untuk  meningk atk an densitas energi dan energy efisiensi dari bahan bak u dalam menghasilk an bioarang berk ualitas. Pengujian ini dilak uk an dalam sebuah tabung reak tor 250 mL yang diletak k an dalam pemanas microwave dengan mengalirk an gas inert dan non-inert. Pemanas microwave yang digunak an beroperasi pada frek uensi 2,45GHz dengan var iasi daya masing-masing 540W, 720W, dan 900W. Selama proses torefak si gas nitrogen (inert) dialirk an k e dalam reak tor  dengan  Laju  0,125  mL/min  dan  untuk   media  udara  (non -inert)  dialirk an  secara  alami. Pengamatan terhadap temperatur dalam reak tor dilak uk an setiap k enaik an 0.5 menit selama 20 menit menggunak an termok opel Type-K. Perubahan massa dan sifat produk  torefak si diamati dan dianalisis untuk   mempredik si  k orelasi  k enaik an  nilai  k alor,  massa  dan  energi  tersisa  dengan  daya  operasi pemanasan  microwave.  Hasil  penelitian  menunjuk k an  bahwa  dengan  meningk atnya  daya  operasi torefak si microwave mak a nilai k alor dan densitas energi bahan produk  meningk at signifik an sedangkan massa sisa dan energi tersisa cenderung menurun. Media udara sangat potensial sebagai pengganti gas nitrogen yang mahal untuk  melak uk an torefak si microwave biomassa k ayu jati.
Kata  kunci : bio-arang; energi tersisa; peningk atan energi; pemanas microwave; torefak si

## Abstract
[Title:  Improvement  of  Teakwood  Biomass  Energy  Quality  Using  Microwave  Torrefaction  For Biochar  Production] This  study  focused  on  upgrading  the  waste  teak wood  through  microwave torrefaction processes and investigating the critical operating parameters to i mprove energy density and energy efficiency for better  feedstock  in producing  the quality of biochar  fuel. The experiments  were carried out in a 250 mL reactor placed in a microwave cavity on two different media, inert and non -inert. The microwave was operated at a frequency of 2.45GHz with power level variations of 540W, 720W, and 900W, respectively. During torrefaction processes, the nitrogen gas flows into the reactor at a rate of 0.125 mL/min, and the air medium (non-inert) is activated naturally. Observations were conducted on the  temperature  inside  the  reactor  every  0.5  minutes  for  20  minutes  using  a  K -Type  thermocouple. Changes in the mass and the properties of the torrefied products were observed and analyzed to predict the correlation between calorific value, mass and energy yield, and level power of the microwave. The results showed that with the increased operating power of microwave torrefaction, the calorific value and energy density of product material increased significantly. In contrast, the mass and energy yield tended to decrease. Air has great potential as a substitute media for the expensive nitrogen gas to perform the microwave torrefaction of waste teak wood biomass.
Keywor ds : biochar; energy yield; energy enhancement; microwave heating; torrefaction

## 1. Pendahuluan
Konsumsi  energi  yang  terus  meningkat  di  semua sector  ekonomi.  Hal  ini  menyebabkan  munculnya sumber-sumber  energi  baru  dan  terbarukan.  Biomassa merupakan menjadi sumber energi alternatif yang sangat
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi.
E-mail:  lukas.kano@uho.ac.id
doi: 10.14710/teknik.v44i1.48278               Copyright © 2023, TEKNIK,  p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
potensial  dikembangkan  di  Indonesia,  yang  merupakan negara  tropis.  Biomassa  banyak  digunakan  dalam berbagai  sektor,  seperti  industri  pembangkitan  tenaga listrik, pemanas dan transportasi. Penggunaan  biomassa dapat mengurangi penggunaan energi fosil yang terbatas ketersediaannya serta merusak lingkungan.
Biomassa dapat  menjadi  sumber  energi  pembangkit listrik alternatif  yang realistis  dari segi  ekonomis,  teknis dan lingkungan (Abymanyu & Harsnan, 2014; Dornburg et  al.,  2006;  Gavrilescu,  2008).  Untuk  pembakaran  di ruang  bakar  skala  industri,  biomassa  harus  memenuhi sejumlah  kriteria,  diantaranya:  ketersediaan  sepanjang tahun  untuk  menjamin  keamanan  pasokan,  kepadatan tinggi  untuk  meminimalkan  biaya  transportasi  dan pengendalian  pembuangan  ke  lingkungan  (Kazagic  & Smajevic, 2009).  Pemanfaatan  seperti  ini  sejalan  dengan skenario Renewable  Energy  Mix yang  dicanangkan pemerintah
Indonesia.
Pemerintah Indonesia menargetkan  penurunan  emisi  gas  rumah  kaca  menjadi 29%    pada  tahun  2030  dan  100%  pada  tahun  2070 (Wijaya  et  al.,  2017).  Skema  penggunaan  energi biomassa  secara  masif  dapat  membantu  tercapainya target tersebut di atas.
Salah satu perlakuan yang penting untuk meningkatkan  kualitas  bahan  bakar  biomassa  adalah torefaksi.  Torefaksi  merupakan  proses  termal  untuk peningkatan kualitas biomassa yang terjadi pada kisaran suhu  200 o C  hingga    300 o C  pada  tekanan  atmosfer (Barontini et  al.,  2021; Kongkeaw  &  Patumsawad,  2011; Nguyen et  al.,  2021;  Pulka  et  al.,  2019;  Purnawarman  et al.,  2015).  Selama  proses  torefaksi,  air  dan  senyawa organik volatil (VOC) menghilang dan fraksi hemiselulosa dari biomassa sebagian besar terdegradasi, meninggalkan  selulosa  dan  lignin  dengan  pengurangan massa  minimal  dalam  biomassa  (Prins  et  al.,  2006). Untuk biomassa torefaksi suhu yang lebih tinggi, produk akhir  terlihat  mirip  dengan  arang.  Selain  itu  biomassa tertorefaksi memiliki perbandingan O/C (oksigen terhadap  karbon)  yang  rendah,  densitas  energinya meningkat  dan  memiliki  sifat  tahan  air  ( hydrophobic ) sehingga  dapat  disimpan  lama  (Bridgeman  et  al., 2008;Basu,  2013;  D.  Nhuchhen et al., 2014).
Selama proses torefaksi berlangsung maka sejumlah massa akan hilang dari  bahan. Ini merupakan salah  satu parameter  penting  dalam  menentukan  kualitas  produk torefaksi.  Kehilangan  massa  yang  terlalu  banyak  akan memiliki efek negatif pada produksi biomassa. Kehilangan  massa  dalam  proses  ini  sangat  berkorelasi dengan  suhu  dan  lamanya  torefaksi  (Bridgeman  et  al., 2008).  Pada  suhu  torefaksi  di  bawah  250°C,  kehilangan massa terjadi terutama akibat dekomposisi  hemiselulosa. Pada suhu di atas 270 °C, kondisi torefaksi menyebabkan kehilangan massa  biomassa  yang besar  karena  selulosa dan lignin  terlibat  dalam  reaksi  secara  aktif  (D.  Chen  et al.,  2020;  Yin,  2012).
Berbagai  upaya  proses  torrefaction  telah  dilakukan menggunakan  pemanas  listrik.  Ini  dimaksudkan  untuk menghasilkan  produk  arang  berkualitas .  Akan  tetapi dilihat  dari  sudut  komersialisasi,  teknologi  torefaksi masih  belum  menguntungkan  secara  ekonomis.  Hal  ini karena  keseluruhan  proses  membutuhkan  biaya  yang mahal  dan  berbagai  kendala  teknis  (Pentananunt  et  al., 1990;  Salema  &  Ani,  2011).  Oleh  karena  itu,  penerapan energi  gelombang  mikro  untuk  proses  torefaksi  akan menjadi  pilihan  yang  lebih  realistis  untuk  mengatasi keterbatasan  metode  torefaksi  konvensional.  Pada pemanasan microwave , transfer energi ke dalam material terjadi  secara  cepat  melalui  interaksi  molekuler  dengan medan  elektromagnetik.  Proses  pemanasan volumetric dari microwave dapat  pula  menghemat  energi  secara signifikan, mengurangi  waktu  proses  dan  meningkatkan kualitas  produksi  (W.  H.  Chen  et  al.,  2021;  Feng  et  al., 2012;  Motasemi & Afzal,  2013).
Pemanas microwave dikenal  dengan  pemanas dielektrik dengan beberapa kelebihan dibanding pemanas konvensional  seperti  efisiensi  pemanasan  yang  tinggi, proses  kontrol  dan  perpindahan  panasnya  lebih  baik, pemanasan seragam dan lebih cepat.  (Mohd Fuad et  al., 2019; Natarajan et al., 2018).  Ada beberapa peneliti telah mencoba menggunakan energi gelombang elektromagnetik untuk  mengamati  sifat fisik  dan  kimiawi biomassa tertorefaksi (Arias  et al.,  2008; He  et al.,  2021; Kongkeaw  &  Patumsawad,  2011;  D.  Nhuchhen  et  al., 2014; Prins et al., 2006). Umumnya para peneliti  terfokus pada biomassa  kayu,  termasuk perbandingan  sifat  kayu keras  maupun  kayu  lunak  hasil  torefaksi.  Dalam  proses torefaksi microwave maka interaksi medan listrik dengan bahan  baku  diwujudkan  dalam  bentuk  energi  panas. Ketika suatu biomassa  mendapatkan radiasi microwave , maka  dipolar  molekul  air  akan  menyesuaikan  pada  arah medan  listrik  sehingga  menimbulkan  gerakan  osilasi. Osilasi  yang  terjadi  dapat  menimbulkan  gesekan  dan tumbukan di antara  molekul atau  atom peyusunnya  dan kemudian  hal  ini  membangkitkan  panas   dalam  bahan. Jumlah panas yang dihasilkan ditentukan oleh sifat bahan yang  disebut  sebagai  sifat  dielektrik  ( dielectric properties ).  Sifat  ini  menentukan  kemampuan  suatu bahan  dapat  menerima  energi  listrik  dan  mengubahnya menjadi  panas.  Sifat  kimiawi  biomassa  tertorefaksi dipengaruhi  banyak parameter seperti komposisi biomassa,  temperatur  proses,  lamanya  penahanan,  dan ukuran  partikel.  Namun  masih  sedikit  penelitian  yang mengkaji pengaruh media torefaksi terhadap peningkatan kualitas bahan tertorefaksi. Panas yang dibangkitkan dari radiasi microwave dinyatakan  dengan  Persamaan  (1) (Feng et al.,  2012):
𝑃 = 5.56 × 10 −4 𝑓𝜀 ′′ 𝐸 2 (1)
doi: 10.14710/teknik.v44i1.48278               Copyright © 2023, TEKNIK,  p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
dengan 𝑃 adalah  sejumlah  energi microwave yang diubah  menjadi  energi  panas  tiap  satuan  volume (W/cm3),  f  adalah  frekuensi  (GHz), 𝜀 ”  adalah  relative loss factor (tanpa dimensi) dan E adalah intensitas medan listrik  local  yang terjadi (V/cm).
Oleh  karena  itu  perlu  dilakukan  investigasi  yang mendalam  tentang  kelayakan  torrefaction microwave untuk  biomassa  kayu  jati  dalam  media  tertentu.  Hal  ini dimaksudkan  untuk  melihat  kemungkinan  penggunaan udara sebagai gas media torefaksi biomassa yang murah dibandingkan  dengan  gas  nitrogen  yang  banyak digunakan di  Industri dengan  harga yang  cukup  mahal. Tulisan  ini  membahas  karakteristik  biomassa  kayu  jati tertorefaksi dalam reaktor inert dan non-inert menggunakan pemanas microwave .

## 2. Bahan  dan  Metode
Limbah  biomassa  yang  digunakan  dalam  penelitian ini adalah kayu jati yang diperoleh dari buangan industri mebel di kota Kendari. Limbah kayu tersebut selanjutnya
dipotong  kecil  dengan  ukuran  seragam  sekitar  2x1  cm. Potongan  kayu  jati  kemudian  dikeringkan  dengan temperatur  dalam  oven  105 o C  selama  6  jam  sebelum dilakukan  torefaksi.  Hal ini  dimaksudkan untuk memperoleh keserangan sifat dari sampel penelitian. Sifat dasar dari bahan biomassa yang digunakan dapat dilihat pada Tabel  1 .
Proses  torefaksi  dilakukan  dengan  menggunakan pemanas microwave sebagai sumber  energinya.  Bahan yang  akan  ditorefaksi  ditimbang  sebanyak  40gram sebelum  dimasukkan  ke  dalam  tabung  reactor  torefaksi. Daya microwave divariasikan  dari  540  W,  720  W,  dan 900  W  pada  frekuensi  tetap  sebesar  2,45  GHz.  Bahan potongan  kayu  jati  dimasukkan  ke  dalam  tabung Elenmeyer  yang  tahan  terhadap  suhu  tinggi  kemudian ditorefaksi  dalam  dua  media  yang  berbeda  yakni  udara (gas  non-inert)  dan  gas  nitrogen  (gas  inert).  Tabung reactor  dihubungkan  dengan  tabung  nitrogen  dan  pipa udara luar.
Pada  penggunaan  media  udara  maka  aliran  udara masuk ke  dalam  reaktor  torefaksi  secara  alami  sehingga bahan tertorefaksi dapat berkontak dengan oksigen secara continue.  Sedangkan untuk penggunaan  nitrogen  maka katup  aliran  gas  diatur  pada  debit  aliran  0,125  mL/Min. Skematik penelitian torefaksi microwave kayu jati dapat dilihat pada Gambar  1 .
Selama  proses  torefaksi  berlangsung  dilakukan pengukuran  terhadap  temperatur  reaktor  torefaksi  pada posisi  yang  tetap  2  cm  di  atas  permukaan  bahan. Pengukuran  temperatur  ini  dilakukan  setiap  0,5  menit
Tabel  1. Sifat  sampel kayu jati  yang digunakan . Properties  kayu jati Nilai Kadar air (%wt) 8,90 Kadar Volatil  (%wt) 39,53 Kandungan Abu (%wt) 0,38 Karbon tetap (%wt) 51,19 Nilai  Kalor  HHV  (kJ/kg) 15520,14
7 2 4 3 8 11 1. Tabung Nitrogen 2. Katup kontrol
3. Microwave 4. Reaktor Torefaksi 5. Biomassa 6. Thermocople Digital 7. Timbangan Digital 8. Tabung Kondensor 9. Penampungan asap cair 9
Keterangan Gambar: 10. Gas bakar 11. Air pendingin 12. Pompa air 6 10 12 5 1
Gambar  1. Skematik  peralatan penelitian torefaksi microwave
doi: 10.14710/teknik.v44i1.48278               Copyright © 2023, TEKNIK,  p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
selama  20  menit  torefaksi  menggunakan  termokopel Type-K. Dilakukan pula pengamatan terhadap gas bakar yang dihasilkan dengan melakukan pengujian pembakaran  gas  pada  ujung  pipa  gas  setiap  0.5  detik. Setelah  mencapai  waktu  yang  ditetapkan  di  atas  maka dilakukan  pengukuran  terhadap  massa  yang  tersisa  di dalam  reaktor dari proses torefaksi ini.
Kemampuan torefaksi suatu bahan dilihat dari massa sisa  dan  peningkatan  energi  dari  biomassa  yang dihasilkan setelah ditorefaksi. Massa tersisa ( Mass Yield ) dalam  reaktor  merupakan  massa  tinggal  setelah  proses torefaksi dilakukan dan didefinisikan sebagai rasio antara massa  akhir  dan  massa  awal  dari  bahan  tertorefaksi (D. R. Nhuchhen  & Basu, 2014). Massa tersisa  tersebut dinyatakan dengan persamaan (2):
𝑀𝑌 = 𝑚𝑓 𝑚𝑖 × 100% (2)
Dengan MY adalah massa tersisa (%), 𝑚 𝑓 adalah massa setelah torefaksi (kg), 𝑚 𝑖 adalah massa awal bahan (kg). Untuk menghitung faktor peningkatan nilai kandungan kalor hasil torefaksi yang dikenal juga dengan faktor  peningkatan  densitas  kalor  ( Ratio  of  Density Enhancement , RDE )  maka  digunakan persamaan  (3)  (D. Chen et al.,  2020)
RDE = 𝐻𝐻𝑉 𝑓 𝐻𝐻𝑉 𝑖 (3)
Dengan 𝐻𝐻𝑉 𝑓 adalah  nilai  kalor  dari  produk  yang ditorefaksi (kJ) dan 𝐻𝐻𝑉 𝑖 adalah  nilai kalor bahan  baku (kJ).
Peningkatan  densitas  energi  ( Energy  Density Enhancement,  EDE) merupakan  perubahan  nilai  kalor dari  bahan  tertorefaksi  dibandingkan  dengan  nilai  kalor bahan  bakunya  (D.  R.  Nhuchhen  &  Basu,  2014).  Nilai dari EDE  ini  dapat dituliskan dalam  persamaan (4):
EDE = 𝐻𝐻𝑉𝑓−𝐻𝐻𝑉𝑖 𝐻𝐻𝑉𝑖 × 100% (4)
Dengan EDE adalah  peningkatan  densitas  energi  dari bahan yang ditorefaksi.
Energy  yang  tersisa  ( Energy  Yield )    merupakan sejumlah energy yang diperoleh setelah bahan mengalami torefaksi dan hal ini dikenal dengan energi tersisa (Basu, 2013; Poudel et al., 2018). Energi yang tersisa dari bahan yang ditorefaksi dapat dinyatakan dengan persamaan  (5) berikut:
𝐸𝑌 =  𝑀𝑌  ×  𝑅𝐷𝐸   × 100%
(5)
Dengan EY adalah  Energi  tersisa, MY adalah  massa tersisa  dan RDE adalah  rasio  peningkatan  energi  dari bahan tertorefaksi.
Setelah  selesai  proses  torefaksi  maka  dilakukan pengujian  proximate  analysis  (ASTM  D1762-84)  untuk melihat perubahan sifat fisik dan kimiawi dari bahan yang ditorefaksi.  Pengujian  ini  meliputi  kandungan  air, kandungan gas volatile, kadar abu dan karbon tetap dari bahan.  Selain  pengujian  proximate  dilakukan  pula pengujian  nilai  kalor  dari  bahan  sebelum  dan  sesudah mengalami  torefaksi.  Pengujian  terhadap  karakteristik bahan yang  telah  mengalami  proses  torefaksi  dilakukan menggunakan  standard  ASTM  D5865-13.  Hal  ini dilakukan  untuk mengetahui  perubahan densitas energinya  sebelum  dan  sesudah  mengalami  proses torefaksi dalam  reaktor pada ruang microwave .

## 3. Hasil dan  Pembahasan
Power levels microwave dari tingkat rendah sampai tinggi  (540W,  720W  dan  900W)  digunakan  dalam penelitian  ini  untuk  mangamati  karakteristik  produk torefaksi dalam  dua media  yang berbeda  yaitu gas  inert (nitrogen)  dan  gas  non-inert  (udara).  Pada  power  level yang tinggi maka  waktu untuk menghasilkan  temperatur yang  diinginkan  dalam  reaktor  akan  semakin  cepat tercapai  ( Gambar  2 ).  Namun  semakin  tinggi  level  daya yang  digunakan  maka  cenderung  merusak  reaktor torefaksi  yang  digunakan.  Sehingga  proses   torefaksi ditetapkan selama  20  menit  dengan  menganggap  terjadi kenaikan  temperatur  sebesar  250°C  dari  temperatur ruangan (27 o C).
Hasil  penelitian  experimental  torefaksi  biomassa dalam microwave menunjukkan  peningkatan  signifikan
Gambar  2 .  Profil  temperatur dalam  reaktor torefaksi pada media Non-Inert (A) dan Inert (B)
doi: 10.14710/teknik.v44i1.48278               Copyright © 2023, TEKNIK,  p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
dari  sifat  bahan  selama  proses  torefaksi.    Temperatur dalam  rektor  torefaksi  mengalami  peningkatan  cukup besar dengan bertambahnya daya operasional microwave . Temperatur  maksimum dalam  rektor torefaksi  mencapai 293 o C    pada  level  power  900W  dalam  media  inert, sedangkan  pada  non-iner  temperatur  maksimum  285 o C. Gambar 3 memperlihatkan trend peningkatan temperatur reaktor dalam  mencapai 250 o C selama  proses torefaksi  kayu  jati.  Semakin  tinggi  power  level  yang digunakan  maka  semakin  cepat  kenaikan  temperatur dalam  ruang reaktor.
Gambar  4 menunjukkan  peningkatan  kandungan karbon tetap ( carbon fixed ) dari kayu jati yang ditorefaksi dengan energi microwave . Dengan semakin meningkatnya daya microwave maka semakin tinggi pula peningkatan  nilai  kandungan  karbon  yang  terjadi  pada biomassa.  Pada  media  non-inert  gas  dengan  level  daya 900W,  720W  dan  540W  masing-masing sampel mengalami peningkatan nilai karbon tetap sebesar 59,1%, 49,3%  dan  42,5%  sedangkan  untuk  media  gas  inert masing-masing  sebesar  51,9%,  40,2%  dan  30,5  %.    Bila dibandingkan dengan media yang digunakan maka media non-inert  juga  cenderung  memberikan  peningkatan
carbon  fixed  yang  besar.  Pada  level  daya microwave 540W  media  inert  mengalami  peningkatan  42,5% sedangkan  pada  media  inert  hanya  30,5%  dari  bahan dasarnya.  Demikian  juga  untuk  daya  900W  media  non- inert  mengalami  peningkatan  sebesar  59,1%  sedangkan dalam  media  inert hanya 51,9%.
Hal  ini  mengindikasikan  potensi  penggunaan  media udara  menjadi  media  opsi  alternatif  pengganti  nitrogen yang  mahal  untuk  dalam  proses  torefaksi microwave limbah  biomassa  kayu  jati.    Volatile  matter  merupakan suatu fase gas yang terbentuk dari degradasi thermal pada material.  Kandungan  bahan  yang  sifatnya  mudah menguap secara alami ini umumnya tinggi untuk berbagai jenis biomassa. Hasil pengujian menunjukkan penurunan yang signifikan  dalam  kandungan  volatil  pada  torefaksi non-inert.  Biomassa  kayu  jati  yang  diteliti  memiliki kandungan gas volatil dalam bahan bakunya untuk  daya 540W,  720W  dan  900W  sebesar  35,9%  dan  turun masing-masing  sebesar  40,75%,  56,16%  dan  71,39% dalam  media  non-inert  dan  26,35%,  37,58%  dan  61,19% dalam  media  inert ( Gambar  5 ).
Kehilangan  gas  volatile  dari  biomassa  dapat meningkatkan densitas energi dari suatu produk sehingga
Gambar  3.  Waktu untuk mencapai  temperatur reaktor sebesar 250 o C.
Gambar  4.  Peningkatan nilai  karbon tetap
Gambar  5.  Penurunan volatile matter  produk
Gambar  6.  Densitas energy produk torefaksi dari proses torefaksi 0 10 20 30 40 50 540 720 900 Non-Inert Inert
Power Level (Watt)
doi: 10.14710/teknik.v44i1.48278               Copyright © 2023, TEKNIK,  p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
memungkinkan  penggunaannya  di  dalam  boiler  untuk pembangkitan energi. Secara umum tingkat daya  ( power level )  dari microwave yang  tinggi  berkontribusi  pada kenaikan  nilai  kalor  biomassa  kayu  jati.  Hal  ini  dapat diakibatkan  oleh  penurunan  kandungan  air  dan  gas volatile  selama  proses  torefaksi . Peningkatan  nilai  kalor yang cukup besar dalam media non-inert (udara) dan  ini dapat diakibatkan  oleh laju  pelepasan gas  volatile  yang cukup besar dari produk torefaksi.  Pada Gambar 6 dapat dilihat  bahwa  dalam  media  non-inert  ini  terjadi peningkatan  densitas  energy  lebih  besar  disbanding media  inert.  Dalam  media  non-inert  densitas  energi masing-masing  sebesar  40,75%,  56,16%  dan  71,39% untuk  power  level  540W,  720W  dan  900W.  Sementara dalam  media  inert  terjadi  peningkatan  densitas  energi masing-masing  sebesar  26,35%,  37,58%  dan  61,19% untuk power level 540W, 720W dan 900W . Perbandingan  sifat  bahan  torefaksi  pada  daya  yang rendah  dan  tinggi  dapat  dilihat  pada Tabel  2 .    Data menunjukkan  bahwa  pada  suhu  torefaksi  yang  lebih rendah kandungan karbon tetap dan gas volatil dari bahan pada  kedua  media  terdapat  pengaruh  yang  signifikan, tetapi  pada  s uhu  yang  lebih  tinggi  dekat  satu  sama lainnya.  Kandungan  volatil  turun  dari  39,5%  menjadi 22,26%  pada  level  power  540W  dan  menjadi  15,21% pada  daya  900W.  Sedangkan  dalam  media  non -inert kadar  volatile  turun  menjadi  28,64%  pada  Level  daya 540W dan turun menjadi  18,65% pada level daya  900W. Penurunan yang signifikan dari kandungan volatil dalam torefaksi  non-inert  dapat  disebabkan  oleh  pasokan oksigen  yang  terus  menerus  yang  mempertahankan konsentrasi oksigen tidak berubah selama proses.
Massa yang tersisa (mass yield) dari produk torefaksi pada  beberapa  kondisi  operasi  dapat  dilihat  dalam Gambar 7 .    Untuk  kondisi  operasi  dalam  power  rendah umumnya  menghasilkan  massa  yang  tinggi  sedangkan untuk  daya  yang  tinggi  maka  massa  tersisa  menjadi rendah. Trend ini hamper sama untuk kedua media yang digunakan. Hal  ini  dapat  mengindikasikan  bahwa  media non-inert  masih  memungkinkan  digunakan  sebagai
media  alternatif  untuk  proses  torefaksi.  Untuk  daya operasi  yang  rendah,  540W,  menghasilkan  massa  sisa masing-masing 79,0%  dan  57,0%  untuk  media  inert  dan non inert sedangkan pada level daya yang tinggi  massa tersisa  masing-masing  58,2%  dan  52,0%  untuk  media inert dan non inert.  Dari grafik kita dapat melihat bahwa semakin  tinggi  temperatur  reactor  akibat  daya  operasi yang  tinggi  makan  massa  yang  tersisa  makin  kecil.  Hal ini  dapat  disebabkan  oleh  adanya  degradasi  dari  lignin pada  temperatur  di  atas  160 o C  dan  hemicellulose  pada temperatur di atas 220 o C (W. H. Chen et al.,  2021). Energi  tersisa  ( energy  yield )  menyatakan  fraksi energi  asli  dalam  biomassa  yang  dipertahankan  setelah dilakukan proses  torefaksi.  Setelah  torefaksi,  komponen yang  kaya  energi  tetap  berada  dalam  biomassa,  tetapi beberapa  komponen  tanpa  energi  seperti  air  dan  gas volatile  akan  hilang.  Hal  ini  menyebabkan  beberapa kehilangan kandungan energi total dari produk torefaksi, namun  ada  peningkatan  densitas  energinya.  Dalam Gambar  8 dapat  dilihat  bahwa  energi  tersisa  pada berbagai  level  daya  cenderung  menurun  dalam  media inert  dibanding  dalam  media  non-inert.  Pada  level  daya tinggi  (900W)  dimana  temperatur  reactor  cenderung tinggi,  maka  energi  tersisa  dalam  media  udara  adalah 80,94%  sedangkan  pada  media  inert  sebesar  68,01%. Semakin  tinggi  level  daya microwave maka  semakin rendah energy  tersisa pada  produk torefaksi.  Fenomena ini  dapat  diakibatkan  oleh  adanya  reaksi  oksidasi  dari udara  yang  memberikan  kerugian  energi  selama  proses torefaksi.
Kehilangan  energi  selama  proses  torefaksi  dapat dilihat  pada  gas  asap  yang  dikeluarkan  dari  reaktor melalui pipa pembuangan.  Pada awal  operasi asap  yang keluar dari reaktor adalah kandungan air dalam bahan dan disusul  oleh  gas  mampu  terbakar  lainnya. Gambar  9 menunjukkan kemampuan bakar dari gas yang dihasilkan dari  proses  torefaksi  dalam  media  yang  digunakan. Semakin  tinggi  level  daya  maka  semakin  cepat  terbakar gas tersebut. Fenomena ini identik dengan keluarnya gas
Tabel  2 . Sifat  bahan setelah ditorefaksi  menggunakan energi microwave
Daya Kandungan air Gas Volatil Karbon tetap Abu Nilai Kalor Massa Tersisa Faktor Peningkatan Energi Tersisa (%) (%) (%) (%) (kJ/kg) (%) (%) (%) Non-Inert: 540W 3,966 22,265 72,844 0,926 17726,2 75,6 1,142 90,229 720W 3,546 19,291 76,344 0,822 19666,7 62,2 1,267 82,873 900W 2,766 15,212 81,358 0,664 21585,3 52,0 1,391 80,944 Inert: 540W 3,884 28,635 66,699 0,781 15912,9 79,0 1,025 77,513 720W 3,571 23,993 71,794 0,642 17327,1 65,4 1,116 69,442 900W 3,116 18,646 77,776 0,461 20300,7 58,2 1,308 68,017
doi: 10.14710/teknik.v44i1.48278               Copyright © 2023, TEKNIK,  p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
volatile  yang  memungkinkan  semakin  cepatnya  gas terbakar setelah ditorefaksi.
4. Kesimpulan
Penelitian ini mengamati secara seksama peningkatan  kualitas  energi  dari  limbah  biomassa  kayu jati  yang  ditorefaksi  menggunakan  energi microwave pada berbagai level daya dalam media inert dan non-inert. Hasil  penelitian  menunjukkan  adanya  peningkatan kualitas energi dari  produk torefaksi  biomassa kayu  jati. Nilai  kalor  dan  densitas  energi  meningkat  cukup signifikan dengan bertambahnya daya microwave , tetapi massa dan energi tersisa cenderung menurun. Dari proses
torfaksi ini diperoleh nilai densitas energi tertinggi untuk daya microwave 900W  masing  masing  sebesar  71,4% dan  61,2%  dalam  media  non-inert  dan  inert,  sedangkan untuk  daya  540W  masing  masing  sebesar  40,75%  dan 26,35  dalam  media  non-inert  dan  inert.  Densitas  energi dan  energi  tersisa  dalam  media  non-inert  cenderung tinggi  dibanding  dengan  media  inert,  sehingga  proses torefaksi  untuk  bahan  ini  memungkinkan  dilakukan dalam  media  non-inert  seperti  udara.  Hasil  penelitian menunjukkan bahwa dengan meningkatnya daya operasi torefaksi microwave maka nilai kalor dan densitas energi bahan produk meningkat signifikan sedangkan massa sisa dan  energi  tersisa  cenderung  menurun.  Media  udara sangat  potensial  sebagai  pengganti  gas  nitrogen  yang mahal  untuk  melakukan  torefaksi microwave biomassa kayu jati.
Ucapan  Terima  Kasih Terima  kasih  dan  apresiasi  yang  sebesar-besarnya disampaikan kepada pihak RISPRO-LPDP atas dukungan  pendanaan  penelitian  melalui  skema  Riset Keilmuan Tahun 2021 dengan Nomor Kontrak
025/E4.1/AK.04.RA/2021.

## Daftar  Pustaka
Abymanyu,  H.,  &  Harsnan,  S.  (2014).  Konversi
Biomassa  untuk  Energi  Alternatif  di  Indonesia. Konversi Biomassauntuk Energi Alternatifdi Indonesia:Tinjauan Sumber Daya,Tek nologi, Manajemen,Dan Kebijak an , May , 13.
Arias, B.,  Pevida,  C., Fermoso,  J.,  Plaza, M.  G.,  Rubiera,
F., & Pis, J. J. (2008). Influence of torrefaction on the grindability  and  reactivity  of  woody  biomass. Fuel Processing Technology , 89 (2), 169–175. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2007.09.002 Barontini,  F.,  Biagini,  E.,  &  Tognotti,  L.  (2021). Influence of Torrefaction on Biomass Devolatilization. ACS  Omega , 6 (31),  20264–20278. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c02141 Basu,  P.  (2013).  Biomass  Gasification,  Pyrolysis  and Torrefaction:  Practical  Design  and  Theory.  In Biomass  Gasification,  Pyrolysis  and  Torrefaction: Practical Design and Theory .
https://doi.org/10.1016/C2011-0-07564-6
Bridgeman, T. G.,  Jones, J.  M., Shield, I.,  & Williams,  P. T.  (2008).  Torrefaction  of  reed  canary  grass,  wheat straw and willow  to enhance solid  fuel qualities  and combustion properties. Fuel , 87 (6), 844–856. ttps://doi.org/10.1016/j.fuel.2007.05.041
Chen, D., Chen, F., Cen, K., Cao, X., Zhang, J., &  Zhou, J.  (2020).  Upgrading  rice  husk  via  oxidative torrefaction: Characterization of solid, liquid, gaseous products  and  a  comparison  with  non-oxidative torrefaction. Fuel , 275 (January), 117936. Gambar  7 . Massa tersisa dari proses torefaksi.
Gambar  8 . Energi  tersisa dari proses torefaksi
Gambar  9. Asap yang dihasilkan mulai  menyala.
https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117936 Chen,  W.  H.,  Lin,  B.  J.,  Lin,  Y.  Y.,  Chu,  Y.  S.,  Ubando, A.  T.,  Show,  P.  L.,  Ong,  H.  C.,  Chang,  J.  S.,  Ho,  S. H.,  Culaba,  A.  B.,  Pétrissans,  A.,  &  Pétrissans,  M. (2021).  Progress  in  biomass  torrefaction:  Principles, applications and challenges. Progress in Energy and Combustion Science , 82 , 100887.
https://doi.org/10.1016/j.pecs.2020.100887 Dornburg,  V.,  Faaij,  A.  P.  C.,  &  Meuleman,  B.  (2006). Optimising  waste  treatment  systems.  Part  A: Methodology  and  technological  data  for  optimising energy  production  and  economic  performance. Resources,  Conservation  and  Recycling , 49 (1),  68– 88.  https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2006.03.004
Feng, H.,  Yin,  Y.,  & Tang,  J.  (2012).  Microwave  Drying of Food and Agricultural Materials : Basics and  Heat and  Mass  Transfer  Modeling. Food  Engineering
Reviews , 4 (2), 89–106. https://doi.org/10.1007/s12393-012-9048-x
Gavrilescu,  M.  (2008).  Biomass  power  for  energy  and sustainable development. Environmental Engineering and Management Journal , 7 (5), 617–640. https://doi.org/10.30638/eemj.2008.086
He,  Q.,  Raheem,  A.,  Ding,  L.,  Xu,  J.,  Cheng,  C.,  &  Yu, G.  (2021).  Combining  wet  torrefaction  and  pyrolysis for  woody  biochar  upgradation  and  structural modification. Energy  Conversion  and  Management , 243 (June), 114383.
https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114383
Kazagic, A., & Smajevic, I. (2009). Synergy effects of co- firing  wooden  biomass  with  Bosnian  coal. Energy , 34 (5),
699–707. https://doi.org/10.1016/j.energy.2008.10.007
Kongkeaw,  N.,  &  Patumsawad,  S.  (2011). Thermal
Upgrading of Biomass as a Fuel by Torrefaction . 17 , 38–42.
Mohd Fuad, M. A. H., Hasan, M. F., & Ani, F. N. (2019). Microwave torrefaction for viable fuel production: A review  on  theory,  affecting  factors,  potential  and challenges.
Fuel , 253 (April), 512–526.
https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.04.151
Motasemi,  F.,  &  Afzal,  M.  T.  (2013).  A  review  on  the microwave-assisted pyrolysis  technique. Renewable and  Sustainable  Energy  Reviews , 28 ,  317–330. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.08.008
Natarajan,  P.,  Suriapparao,  D.  V.,  &  Vinu,  R.  (2018).
Microwave torrefaction of Prosopis juliflora: Experimental  and  modeling  study. Fuel  Processing
Technology , 172 (October 2017), 86–96. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.12.007
Nguyen,  Q.,  Nguyen,  D.  D.,  He,  C.,  &  Bach,  Q.  V.
(2021). Pretreatment of Korean pine (Pinus koraiensis) via wet torrefaction in inert and oxidative atmospheres. Fuel , 291 (January), 119616. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119616
Nhuchhen,  D.,  Basu,  P.,  &  Acharya,  B.  (2014).  A Comprehensive  Review  on  Biomass  Torrefaction. International  Journal  of  Renewable  Energy  & Biofuels , 1–56.  https://doi.org/10.5171/2014.506376
Nhuchhen,  D.  R.,  &  Basu,  P.  (2014).  Experimental investigation of mildly  pressurized torrefaction in  air and  nitrogen. Energy  and  Fuels , 28 (5),  3110–3121. https://doi.org/10.1021/ef4022202
Pentananunt, R., Rahman, A. N. M. M., & Bhattacharya, S.  C.  (1990).  Upgrading  of  biomass  by  means  of torrefaction.
Energy , 15 (12), 1175–1179. https://doi.org/10.1016/0360-5442(90)90109-F Poudel,  J.,  Karki,  S.,  &  Oh,  S.  C.  (2018).  Valorization  of waste wood as a solid fuel by torrefaction. Energies , 11 (7).  https://doi.org/10.3390/en11071641 Prins, M. J., Ptasinski, K. J., & Janssen, F. J. J. G. (2006). More  efficient  biomass  gasification  via  torrefaction. Energy , 31 (15), 3458–3470. https://doi.org/10.1016/j.energy.2006.03.008
Pulka,  J.,  Manczarski,  P.,  Koziel,  J.  A.,  &  Białowiec,  A.
(2019).  Torrefaction  of  sewage  sludge:  Kinetics  and fuel  properties  of  biochars. Energies , 12 (3),  1–10. https://doi.org/10.3390/en12030565
Purnawarman,  P.,  Nurchayati,  N.,  &  Padang,  Y.  A. (2015).  Pengaruh  Komposisi  Briket  Biomassa  Kulit Kacang Tanah Dan Arang Tongkol Jagung Terhadap Karakteristik  Briket. Dinamik a  Tek nik   Mesin , 5 (2), 131–139.  https://doi.org/10.29303/d.v5i2.38
Salema, A.  A.,  & Ani,  F.  N. (2011).  Microwave  induced pyrolysis  of oil  palm biomass. Bioresource Technology , 102 (3), 3388–3395. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.09.115
Wijaya,  A.,  Chrysolite,  H.,  Ge,  M.,  Wibowo,  C.  K.,  & Pradana,  A.  (2017).  Executive  Summary. World Resources Institute , September . https://wri- indonesia.org/sites/default/files/WRI  Layout  Paper OCN  v7.pdf
Yin, C. (2012). Microwave-assisted pyrolysis of biomass for liquid biofuels production. Bioresource Technology , 120 , 273–284. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.06.016